王文娟

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 2 00092）

市政工程中磁懸浮保護(hù)方案初步探討與分析

王文娟

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 2 00092）

上海磁懸浮專線是世界上第一條真正投入商業(yè)運(yùn)營的高速磁懸浮，近年來，隨著市政工程的建設(shè)發(fā)展，多處市政工程在實(shí)施過程中與磁浮設(shè)施發(fā)生矛盾，對(duì)相關(guān)的磁浮設(shè)施采取合理的保護(hù)措施，確保市政項(xiàng)目的正常實(shí)施以及磁浮運(yùn)營的安全至關(guān)重要。依托上海凌空路-迎賓大道立交改建工程，初步探討工程中幾種常用的磁浮保護(hù)方案，得出適用于項(xiàng)目特點(diǎn)的針對(duì)性的保護(hù)方案，并進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算和評(píng)估，可為同類工程提供借鑒。

市政工程；磁懸浮；電纜溝；保護(hù)方案；評(píng)估

1 工程概況[1]

迎賓大道西起環(huán)東立交，東至浦東國際機(jī)場(chǎng)，全長約14.5 km，是聯(lián)系浦東國際機(jī)場(chǎng)及市區(qū)的一條交通干道。1999年建成通車，按城市快速路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，紅線寬度100 m。設(shè)計(jì)速度80 km/h，機(jī)動(dòng)車道雙向八車道，全封閉全立交。

凌空路為浦東新區(qū)規(guī)劃的南北向城市次干路，設(shè)計(jì)速度40 km/h，擬建雙向六快二慢，四塊板斷面。

工程擬采用雙層菱形立交形式，凌空路為地面層，連接南北路段，打通斷頭路；迎賓大道設(shè)跨線橋跨越凌空路，并在凌空路東、西兩側(cè)各設(shè)置一對(duì)上下匝道。項(xiàng)目總體布置見圖1。

圖1 凌空路-迎賓大道立交改建工程總體布置圖

2 與磁懸浮的關(guān)系，影響及對(duì)策

2.1 與磁浮的關(guān)系

工程范圍內(nèi)磁懸浮線位位于迎賓大道中心線北側(cè)56 m，近似平行迎賓大道走向，磁浮主線為高架形式，跨徑24.768 m，梁底標(biāo)高12.95 m左右。

規(guī)劃凌空路線位由北向南依次與磁懸浮和迎賓大道交叉，在規(guī)劃凌空路中心線處，磁浮線路下方，現(xiàn)狀建有磁浮開關(guān)站，順凌空路向?qū)? m，橫凌空路方向長6.6 m，為地面一層建筑。既有北向西匝道（上海市區(qū)方向）從凌空路P0779～P0780墩穿過。

磁浮主線高架投影下方埋設(shè)有磁浮電纜溝，凌空路道路范圍內(nèi)向北繞行，于磁浮主線北側(cè)2～10 m范圍內(nèi)橫穿規(guī)劃凌空路，并埋入地面以下。根據(jù)物探和磁懸浮相關(guān)設(shè)計(jì)資料顯示，強(qiáng)電排管2組（150×12+100×24）孔埋深分別為1.2 m和1.3 m。弱電排管80×20孔埋深為0.8 m，均已采用鋼筋混凝土包封鋼管過路。并均按普通城市道路設(shè)計(jì)，車載考慮汽-20，并提出對(duì)排管基礎(chǔ)軟弱土層（耕植土、淤泥等）的換填要求[2]。凌空路與磁懸浮位置關(guān)系見圖2。

圖2 凌空路與磁懸浮電纜溝位置關(guān)系示意圖

2.2 影響與對(duì)策

經(jīng)征詢磁浮主管部門意見，開關(guān)站對(duì)目前磁浮的正常運(yùn)營關(guān)系重大，如若對(duì)其搬遷，會(huì)造成磁浮的停運(yùn)。因此本次按開關(guān)站按照不搬遷進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。將開關(guān)站和P0781橋墩一并圍入中央分隔帶。擬建凌空路機(jī)動(dòng)車道需從分別從磁浮P779～P782墩之間下穿，有部分車行道進(jìn)入了橋墩承臺(tái)的上方，尤其對(duì)P780范圍最大，需計(jì)算路面開挖及新增車輛荷載對(duì)既有磁懸浮橋墩承臺(tái)的影響。道路穿越電纜溝，需對(duì)電纜溝進(jìn)行保護(hù)。

3 保護(hù)方案

3.1 磁懸浮沿線類似工程電纜溝及橋墩、承臺(tái)保護(hù)方案

經(jīng)調(diào)研磁浮沿線類似工程，道路穿越磁懸浮電纜溝時(shí)，對(duì)其保護(hù)方案，主要有以下3類，具體如下：

（1）未見明顯結(jié)構(gòu)保護(hù)措施，道路直接穿越電纜溝，如本工程既有北向西匝道（上海市區(qū)方向）、川沙路主線，川沙路東向北匝道等。

（2）條形擴(kuò)大基礎(chǔ)蓋板保護(hù)，如上海羅山路快速化改建工程[3]。

C30鋼筋混凝土蓋板寬度根據(jù)工程具體情況確定，每1 m設(shè)1塊，蓋板與電纜溝之間預(yù)留50 cm空隙。蓋板兩側(cè)設(shè)置C30鋼筋混凝土條形擴(kuò)大基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)下方采用40 cm土工布包裹二灰換填路基，處理結(jié)構(gòu)底部與電纜溝底面齊平。對(duì)基礎(chǔ)底板以下土體進(jìn)行注漿加固，注漿孔間距為1 m，注漿有效長度為4 m。注漿后表層松散物必須清除干凈后再鋪墊層，注漿后地基承載力要求不小于150 kN/m2，見圖3。

圖3 擴(kuò)大基礎(chǔ)保護(hù)結(jié)構(gòu)斷面圖(單位：cm)

（3）護(hù)管橋保護(hù)，如金科南路新建工程下穿磁懸浮處

該保護(hù)方案參照橋梁工程設(shè)計(jì)，橋梁跨徑根據(jù)工程具體情況確定，梁底與電纜溝之間預(yù)留至少50 cm空隙，以滿足磁懸浮電纜溝日常檢修的需要。該方案對(duì)磁懸浮梁底凈空要求較高。

以金科南路保護(hù)方案為例，上部結(jié)構(gòu)采用1× 18 m預(yù)制空心板梁設(shè)計(jì)，下部結(jié)構(gòu)采用排架式橋臺(tái)，800 mm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)[4]。

3.2 凌空路穿越磁懸浮電纜溝及承臺(tái)保護(hù)方案比選

經(jīng)咨詢磁懸浮主管部門的意見，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，考慮到磁懸浮部分承臺(tái)已進(jìn)入車行道范圍內(nèi)，需同電纜溝一并保護(hù)，保護(hù)長度范圍將近30 m。綜合考慮上述三種保護(hù)方案，僅護(hù)管橋方案具有可行性。護(hù)管橋方案布置見圖4。

圖4 護(hù)管橋方案布置圖(單位：mm)

上部結(jié)構(gòu)采用1×30 m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土小箱梁，梁高1.6 m，下部結(jié)構(gòu)采用埋置式輕型橋臺(tái)，基礎(chǔ)底部采用10 cm碎石墊層，樁基采用800鉆孔灌注樁。考慮到梁底預(yù)留空間不再考慮人鉆入橋下維修空間，僅預(yù)留沉降安全高度10 cm。

考慮凌空路下穿磁懸浮處已經(jīng)進(jìn)入凌空路迎賓大道平面交叉口范圍內(nèi)，凌空路的路面設(shè)計(jì)標(biāo)高需充分考慮迎賓大道跨線橋下凈空的要求。上述護(hù)管橋方案梁高較高，對(duì)整體方案、交叉口標(biāo)高以及凈空影響很大，且施工較復(fù)雜，施工期間（如打樁、下鋼筋籠等）對(duì)磁懸浮運(yùn)營造成安全隱患，風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，結(jié)合本工程的實(shí)際特點(diǎn)，提出輕質(zhì)材料換填加鋼筋混凝土板卸載的方案，即穿越電纜溝及承臺(tái)范圍內(nèi)的機(jī)動(dòng)車道以EPS板進(jìn)行等載換填，確保原電纜溝恒載不變。并采用鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu)對(duì)活載進(jìn)行卸載，不對(duì)電纜溝機(jī)承臺(tái)增加新的附加應(yīng)力。護(hù)管橋方案與蓋板方案對(duì)道路縱斷面線形影響對(duì)比分析見圖5。

3.3方案評(píng)價(jià)及影響分析

圖5 護(hù)管橋方案與蓋板方案對(duì)道路縱斷面線形影響對(duì)比分析

（1）磁懸浮電纜溝及承臺(tái)頂荷載對(duì)比

模型計(jì)算原理為采用EPS換填后不增加對(duì)磁懸浮電纜溝的附加應(yīng)力（見圖6）。

圖6 換填通用計(jì)算模型

等載換填計(jì)算公式如下：

式中：γ為路面結(jié)構(gòu)、EPS、土等容重。

經(jīng)計(jì)算，恒載方面，采用EPS輕質(zhì)材料換填后，可確保道路填筑后不增加對(duì)電纜溝的恒載附加應(yīng)力。

活載方面，磁懸浮設(shè)計(jì)階段電纜溝已考慮車輛荷載汽車-20級(jí)，由于規(guī)范的變更和凌空路道路等級(jí)的提高，本次設(shè)計(jì)凌空路段采用城-A級(jí)車輛荷載進(jìn)行復(fù)核[5,6]。計(jì)算模型見圖7。通過計(jì)算對(duì)比，當(dāng)采用城-A級(jí)車輛荷載，不采用卸載板時(shí)，車輛荷載傳至電纜溝頂面的均布荷載與原設(shè)計(jì)采用汽車-20級(jí)荷載時(shí)車輛均布荷載基本接近，可滿足原設(shè)計(jì)要求；當(dāng)設(shè)計(jì)地面標(biāo)高不小于4.8 m且不采用卸載板時(shí)，車輛荷載傳至承臺(tái)頂面的均布荷載與原設(shè)計(jì)車輛均布荷載基本接近，可滿足原設(shè)計(jì)要求。為保證足夠的安全性，考慮到計(jì)算誤差，本次方案仍采用卸載板方式減少車輛均布荷載壓力。

圖7 城-A級(jí)車輛荷載對(duì)電纜溝或承臺(tái)頂面均布荷載影響計(jì)算模型

（2）項(xiàng)目施工及運(yùn)營對(duì)相鄰磁浮橋墩附加變形的影響分析

通過數(shù)值計(jì)算，對(duì)擬建凌空路在施工期間及開通運(yùn)營后，磁浮橋梁下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加變形進(jìn)行估算，并將估算值與磁浮工程關(guān)于軌道下部結(jié)構(gòu)的位移控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。

原道路寬10 m，位于磁懸浮P0779、P0780墩之間。此次凌空路改造，擬建道路下穿磁懸浮P0779～P0782墩，尤以P0780墩受影響最大。P0780墩西側(cè)現(xiàn)狀道路需挖開挖約0.5 m，東側(cè)現(xiàn)狀地面需開挖1.0～1.3 m，并回填至標(biāo)高5.0 m，應(yīng)計(jì)算拓寬區(qū)域內(nèi)路面開挖及新增車輛荷載對(duì)既有磁懸浮橋墩承臺(tái)的影響。機(jī)動(dòng)車道拓寬前后與橋墩承臺(tái)相對(duì)位置見圖8。

圖8 機(jī)動(dòng)車道拓寬前后與橋墩承臺(tái)相對(duì)位置圖

經(jīng)計(jì)算，凌空路工程實(shí)施使磁浮結(jié)構(gòu)出現(xiàn)附加側(cè)向變形和豎向沉降，其數(shù)值基本可控，均能滿足附加側(cè)向變形控制值4 mm和豎向沉降控制值4 mm的要求。

4 結(jié)論與建議

依托凌空路立交改建工程對(duì)磁懸浮電纜溝及承臺(tái)的幾種保護(hù)方案進(jìn)行了初步探討，提出了適用于凌空路-迎賓大道立交改建工程的磁懸浮保護(hù)方案，并通過計(jì)算對(duì)比方案實(shí)施前后荷載變化，計(jì)算項(xiàng)目在施工期間及開通運(yùn)營后對(duì)磁浮橋梁下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加側(cè)向變形和豎向沉降，驗(yàn)證了保護(hù)方案的合理性和可行性。

（1）經(jīng)計(jì)算，采用鋼筋混凝土卸載板和EPS輕質(zhì)材料換填后，可不增加電纜溝及承臺(tái)的恒載及活載附加應(yīng)力；擬建項(xiàng)目在施工期間及開通運(yùn)營后，使磁浮橋梁下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加側(cè)向變形和豎向沉降，但其數(shù)值基本可控。

（2）由于凌空路工程的施工作業(yè)距離磁浮線較近，因此合理的施工設(shè)計(jì)、詳細(xì)的施工方案、密切的施工監(jiān)測(cè)以及周全的施工預(yù)案對(duì)于避免施工給磁浮線帶來的不利影響相當(dāng)重要。

（3）在施工過程中，應(yīng)合理安排施工場(chǎng)地及運(yùn)輸路線，應(yīng)避免在磁浮結(jié)構(gòu)附近大量堆土、堆料，及運(yùn)行重型車輛等。

（4）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，實(shí)施信息化施工。考慮到工程施工過程中受到諸多不確定因素的影響，因此，在改建工程實(shí)施中必須嚴(yán)格遵循有關(guān)規(guī)范，密切監(jiān)測(cè)磁懸浮橋梁結(jié)構(gòu)、電纜排管結(jié)構(gòu)的位移發(fā)展變化及發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整施工參數(shù)或采取其他措施，實(shí)現(xiàn)信息化施工反饋和控制，最大程度減小改建施工對(duì)磁懸浮的影響。

[1]上海浦東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司.凌空路～迎賓大道立交改建工程[Z].2015.

[2]上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院.上海磁懸浮施工圖設(shè)計(jì)[Z]. 2000．

[3]上海浦東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司.上海羅山路（龍東大道～S20）快速化改建工程施工圖設(shè)計(jì)[Z].2012.

[4]上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司.上海金科南路（華夏中路～康橋東路）新建工程施工圖設(shè)計(jì)[Z].2011.

[5]DGJ08-2106-2012,城市道路設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[6]CJJ 11-2011,城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

U418.7

B

1009-7716（2017）01-0158-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.01.046

2016-11-16

王文娟（1986-），女，山東濰坊人，工程師，從事道路交通工程設(shè)計(jì)工作。